本文關(guān)鍵詞：機身新型焊接加筋壁板壓縮失穩(wěn)載荷預估方法研究

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【摘要】：焊接加筋壁板可以減輕壁板整體的重量,隨著焊接技術(shù)水平的越來越成熟,其在飛機機翼、機身結(jié)構(gòu)壁板中的應用日趨廣泛。新型焊接壁板不斷出現(xiàn),由于其結(jié)構(gòu)尺寸大、制備費用高,其試驗成本巨大,所以從工程計算和有限元模擬預估其結(jié)構(gòu)失穩(wěn)載荷的方法研究是有必要的。本文以大型Z形焊接加筋壁板為研究對象,結(jié)合理論計算、Abaqus有限元模擬與試驗對比分析,研究了其軸壓過程中失穩(wěn)載荷的預估方法。首先根據(jù)平板屈曲公式研究了其在軸壓載荷下壁板結(jié)構(gòu)的局部屈曲載荷,其次采用Johnson-Euler法計算失穩(wěn)極限載荷。由于蒙皮有效寬度與組成柱截面慣性半徑之間的計算復雜,本文給出了其關(guān)系曲線圖,提高計算此種壁板結(jié)構(gòu)失穩(wěn)載荷的效率。在以上研究的基礎(chǔ)上,建立不同蒙皮與長桁材料組成的焊接壁板結(jié)構(gòu)的平均載荷求取理論模型,計算結(jié)果與試驗值對比,二者的偏差為4.36%。有限元模擬采用了Buckle線性特征值屈曲同Static, risks弧長法相結(jié)合的方法,對壁板失穩(wěn)過程進行研究,得到蒙皮先屈曲之后長桁屈曲直至整體破壞的結(jié)論;提出通過載荷比例因子(LPF)的極值確定壁板極限載荷的方法,并對蒙皮-長桁應用了殼-殼、殼-實體及實體-實體三種建模方式作了比較分析,與試驗值對比之后,深入研究了網(wǎng)格尺寸的劃分以及蒙皮與長桁接觸部分開焊對失穩(wěn)載荷的影響。最終采用殼-實體建模效果有較好的結(jié)論,所得失穩(wěn)極限載荷偏差為4.1%。應用有限元模擬方法分析了蒙皮、長桁材料彈性模量及邊界約束條件對壁板極限載荷的影響,結(jié)果可知適當提高長桁材料的彈性模量更有利于增大整體極限載荷；約束線位移比約束角位移對失穩(wěn)極限載荷影響更大,且側(cè)邊約束對提高失穩(wěn)載荷也有很大影響。理論計算及有限元方法能較好的估算機身焊接加筋壁板的失穩(wěn)載荷值,可為以后類似加筋壁板的試驗提供參考,節(jié)約試驗成本,提高效率。有利于焊接加筋壁板在飛機結(jié)構(gòu)中的應用。
【關(guān)鍵詞】：飛機壁板 焊接加筋壁板 壓縮失穩(wěn)載荷預估 有限元分析
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V262
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究的背景與意義10-11
• 1.2 加筋壁板穩(wěn)定國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 加筋壁板壓載失穩(wěn)理論研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 加筋壁板壓載失穩(wěn)有限元分析研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 焊接加筋壁板結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 課題研究的來源及主要內(nèi)容16-18
• 第2章 加筋壁板穩(wěn)定性理論分析及應用18-27
• 2.1 加筋壁板結(jié)構(gòu)失穩(wěn)特點18-19
• 2.2 加筋壁板結(jié)構(gòu)壓載失穩(wěn)載荷理論計算19-26
• 2.2.1 蒙皮屈曲失穩(wěn)計算19-21
• 2.2.2 長桁的壓載失穩(wěn)計算21-22
• 2.2.3 壁板整體失穩(wěn)載荷的計算22-25
• 2.2.4 壁板平均失穩(wěn)載荷的研究25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第3章 有限元模擬方法研究及試驗驗證27-36
• 3.1 有限元軟件Abaqus的失穩(wěn)分析理論模型27-28
• 3.2 焊接加筋壁板的有限元分析研究28-32
• 3.2.1 Abaqus有限元模擬分析的方法及過程28-29
• 3.2.2 應用Abaqus進行有限元模擬焊接加筋壁板模型對比分析29-32
• 3.3 試驗驗證32-35
• 3.3.1 試驗準備32-33
• 3.3.2 試驗過程及現(xiàn)象33-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第4章 有限元模擬修正分析及應用36-54
• 4.1 網(wǎng)格尺寸劃分對有限元模擬精度的影響36-43
• 4.1.1 殼-殼建模情況下網(wǎng)格尺寸的研究37-38
• 4.1.2 殼-實體建模情況下網(wǎng)格尺寸劃分的研究38-40
• 4.1.3 實體-實體建模情況下網(wǎng)格尺寸劃分的研究40-43
• 4.2 有限元模擬開焊研究43-49
• 4.2.1 殼-殼建模情況下的壁板開焊研究44
• 4.2.2 殼-實體建模情況下的壁板開焊研究44-48
• 4.2.3 實體-實體建模情況下的壁板開焊研究48-49
• 4.3 材料彈性模量對失穩(wěn)極限載荷的影響49-51
• 4.4 約束條件對失穩(wěn)極限載荷的影響51-52
• 4.4.1 加載端方向約束對極限載荷影響51-52
• 4.4.2 兩側(cè)邊約束對極限載荷的影響52
• 4.5 本章小結(jié)52-54
• 結(jié)論54-56
• 參考文獻56-60
• 攻讀學位期間的研究成果60-61
• 致謝61

【參考文獻】

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本文編號：668563